特開 2024-123929 半導体製造装置用温調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123929

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】半導体製造装置用温調装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 13/00 20060101AFI20240905BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240905BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240905BHJP

   F25B 41/26 20210101ALI20240905BHJP

   F25B 49/02 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F25B13/00 S

F25B1/00 304H

H01L21/302 101G

F25B41/26 Z

F25B1/00 399Y

F25B49/02 540

F25B1/00 304S

F25B1/00 311C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031758

(22)【出願日】2023-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119404

【弁理士】

【氏名又は名称】林 直生樹

(74)【代理人】

【識別番号】100177769

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100188743

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】新美 寛人

(72)【発明者】

【氏名】坂口 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】武井 信平

【テーマコード（参考）】

3L092

5F004

【Ｆターム（参考）】

3L092AA02

3L092FA36

5F004BB15

5F004BB25

5F004BB26

5F004CA04

(57)【要約】

【課題】低温側から高温側までの広い温度範囲において、熱負荷の温調をより応答性良く迅速に実現することが可能で、環境への負荷も抑制可能な半導体製造装置用温調装置を提供する。
【解決手段】冷凍回路１Ａ，１Ｂを、圧縮機２と、圧縮機から冷媒を送り出す送出流路３と、温調後の冷媒を圧縮機に戻す戻り流路４と、熱負荷Ｗに冷媒を循環的に供給する第１及び第２循環流路５，６と、これら循環流路と送出流路及び戻り流路との間の連通状態を変化させて、冷媒を熱負荷に送り出す循環流路と熱負荷から受け入れる循環流路とを、第１及び第２循環流路の間で相互に切り換える切換回路１０Ａ，１０Ｂと、第１循環流路に設けた第１膨張弁５ｃと、第１循環流路と切換回路との間に接続した熱交換器７とで構成した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造装置における熱負荷を所定の温度に温度調節するための温調装置であって、
前記温調装置は、高温高圧の冷媒を生成する冷凍圧縮機と、該圧縮機に接続されて該圧縮機から冷媒を送り出す送出流路と、該圧縮機に接続されて該圧縮機へと冷媒を戻す戻り流路と、熱負荷に接続する接続口をそれぞれ有して熱負荷に対して冷媒を循環的に供給するための第１循環流路及び第２循環流路と、これら第１及び第２循環流路と前記送出流路及び戻り流路との連通状態を変化させることにより、冷媒を熱負荷に対して送り出すための循環流路と冷媒を熱負荷から受け入れるための循環流路とを、該第１及び第２循環流路の間で相互に切り換える切換回路と、前記第１循環流路と前記切換回路との間を接続する冷媒熱交換流路を備えた熱交換器とを有する冷凍回路；前記熱交換器において前記冷媒熱交換流路の冷媒と熱交換する放熱水が流れる放熱水熱交換流路と、該放熱水熱交換流路に対して放熱水を給排する放熱水給排流路とを有する放熱水回路；前記冷凍回路及び前記放熱水回路を制御するプロセッサを有する制御部；を含んでおり、
前記第１循環流路は、冷媒を断熱膨張させる膨張弁を有しており、
前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節するときには、前記第１循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出すと共に、前記第２循環流路の接続口を通じて熱負荷からの冷媒を受け入れ、逆に、熱負荷を加熱により温度調節するときには、前記第２循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出すと共に、前記第１循環流路の接続口を通じて熱負荷からの冷媒を受け入れるように、前記切換回路を制御する、
ことを特徴とする半導体製造装置用温調装置。

【請求項2】

前記切換回路は、第１流量制御弁を有して前記送出流路と前記熱交換器との間を接続する第１接続流路と、第２流量制御弁を有して前記送出流路と前記第２循環流路との間を接続する第２接続流路と、第３流量制御弁を有して前記第２循環流路と前記戻り流路との間を接続する第３接続流路と、第４流量制御弁を有して前記熱交換器と前記戻り流路との間を接続する第４接続流路とを含んでおり、
前記プロセッサは、熱負荷の温度調節を加熱から冷却に切り換えた時には、前記第２流量制御弁及び第４流量制御弁の開度を連続的に減少させると共に、前記第１流量制御弁及び第３流量制御弁の開度を連続的に増大させることで、前記第１循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出し、逆に、熱負荷の温度調節を冷却から加熱に切り換えた時には、前記第１流量制御弁及び第３流量制御弁の開度を連続的に減少させると共に、前記第２流量制御弁及び第４流量制御弁の開度を連続的に増大させることで、前記第２循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出すように、これら第１－第４流量制御弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項3】

前記戻り流路は第１温度センサ及び第１圧力センサを有し、前記放熱水給排流路は放熱水制御弁を有しており、
前記プロセッサは、前記第１温度センサで検出した冷媒の温度と前記第１圧力センサで検出した冷媒の圧力とに基づいて冷媒の過熱度を算出し、熱負荷を加熱により温度調節している状態において、前記冷媒の過熱度が、第１設定過熱度よりも低い場合には前記放熱水制御弁の開度を増大させ、逆に、該冷媒の過熱度が、前記第１設定過熱度と同じかそれよりも大きい第２設定過熱度よりも高い場合には前記放熱水制御弁の開度を減少させるように、前記放熱水制御弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項4】

前記送出流路は第２圧力センサを有し、前記放熱水給排流路は放熱水制御弁を有しており、
前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節している状態において、前記第２圧力センサで検出した冷媒の圧力が、第１設定圧力よりも高い場合には前記放熱水制御弁の開度を増大させ、逆に、該冷媒の圧力が、前記第１設定圧力と同じかそれよりも小さい第２設定圧力よりも低い場合には前記放熱水制御弁の開度を減少させるように、前記放熱水制御弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項5】

圧縮機冷却用の冷媒を前記圧縮機に供給する冷却流路が、前記第１循環流路から分岐されて該圧縮機に接続されている、
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項6】

前記冷却流路は、前記膨張弁よりも前記熱交換器寄りの位置から分岐されて第１開閉制御弁を有する第１分岐流路と、該膨張弁よりも前記第１循環流路の接続口寄りの位置から分岐されて第２開閉制御弁を有する第２分岐流路と、冷媒を断熱膨張させるインジェクション弁を有していて、これら第１分岐流路及び第２分岐流路が、前記インジェクション弁を通じて前記圧縮機に接続されており、
前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節している状態においては、前記第１開閉制御弁を開くと共に前記第２開閉制御弁を閉じ、逆に、熱負荷を加熱により温度調節している状態においては、前記第１開閉制御弁を閉じると共に前記第２開閉制御弁を開くように、前記第１及び第２開閉制御弁を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項7】

前記送出流路は、前記圧縮機から送り出される冷媒の温度を検出する第２温度センサを有しており、
前記プロセッサは、前記第２温度センサで検出した冷媒の温度が、第１設定温度よりも高い場合には、前記インジェクション弁の開度を増大させ、逆に、該冷媒の温度が、前記第１設定温度と同じかそれより小さい第２設定温度よりも低い場合には、前記インジェクション弁の開度を減少させるように、前記インジェクション弁を制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項8】

前記第１及び第２循環流路は、緊急時に、これら循環流路の前記接続口から冷媒が出入りするのを遮断する緊急遮断弁をそれぞれ有しており、
前記緊急遮断弁がノーマルクローズ型の電磁弁である、
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項9】

前記温調装置は、熱負荷の温度を検出するための第３温度センサを有し、
前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節している状態において、前記第３温度センサで検出した熱負荷の温度が、第１熱負荷設定温度よりも高い場合には前記膨張弁の開度を増大させ、逆に、該熱負荷の温度が、該第１熱負荷設定温度と同じかそれよりも小さい第２熱負荷設定温度よりも低い場合には前記膨張弁の開度を減少させるように、前記膨張弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体製造装置用温調装置。

【請求項10】

前記戻り流路は第１温度センサ及び第１圧力センサを有しており、
前記プロセッサは、前記第１温度センサで検出した冷媒の温度と前記第１圧力センサで検出した冷媒の圧力とに基づいて冷媒の過熱度を算出し、熱負荷を加熱により温度調節している状態において、前記冷媒の過熱度が、第３設定過熱度よりも低い場合には前記膨張弁の開度をさせ、逆に、該冷媒の過熱度が、前記第３設定過熱度と同じかそれよりも大きい第４設定よりも高い場合には前記膨張弁の開度をさせるように、前記膨張弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体製造装置用温調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に半導体製造装置における熱負荷を所定の温度に温度調節するための温調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置等の熱負荷を所定の温度に調節するための温調装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、恒温液循環回路を流れる恒温液を、冷凍回路を流れる冷媒との熱交換等によって、設定された温度に制御し、その温度制御された恒温液を熱負荷に対して循環的に供給することで、該熱負荷を所定の温度に調節するものが広く知られている。

【0003】

ところで、昨今、半導体プロセスの微細化により、半導体製造装置における精度の向上や生産効率の向上が急務とされているが、上述のような従来の恒温液循環装置においては、恒温液の温度制御が冷凍回路の冷媒との熱交換によって行なわれている。そのため、恒温液の設定温度を変更した際に、その恒温液が変更後の設定温度に安定的に制御された状態に至るまでには、ある程度の時間を要していた。そこで、熱負荷の温度調節をより応答性良く迅速に実現することが可能な温調装置の開発が望まれている。

【0004】

さらに、半導体製造装置においては、低温側から高温側までより広い範囲での温度調節が要求されることから、従来の温調装置においては、恒温液としてフッ素化液が好適に用いられてきたが、環境への負荷を考慮するとフッ素化液の使用は可及的に抑制することが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４５８２４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本願発明の技術的課題は、低温側から高温側までの広い温度範囲において、熱負荷の温度調節をより応答性良く迅速に実現することが可能なばかりでなく、環境への負荷を抑制することが可能な半導体製造装置用の温調装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記技術的課題を解決するため、本発明は、半導体製造装置における熱負荷を所定の温度に温度調節するための温調装置であって、前記温調装置は、高温高圧の冷媒を生成する冷凍圧縮機と、該圧縮機に接続されて該圧縮機から冷媒を送り出す送出流路と、該圧縮機に接続されて該圧縮機へと冷媒を戻す戻り流路と、熱負荷に接続する接続口をそれぞれ有して熱負荷に対して冷媒を循環的に供給するための第１循環流路及び第２循環流路と、これら第１及び第２循環流路と前記送出流路及び戻り流路との連通状態を変化させることにより、冷媒を熱負荷に対して送り出すための循環流路と冷媒を熱負荷から受け入れるための循環流路とを、該第１及び第２循環流路の間で相互に切り換える切換回路と、前記第１循環流路と前記切換回路との間を接続する冷媒熱交換流路を備えた熱交換器とを有する冷凍回路；前記熱交換器において前記冷媒熱交換流路の冷媒と熱交換する放熱水が流れる放熱水熱交換流路と、該放熱水熱交換流路に対して放熱水を給排する放熱水給排流路とを有する放熱水回路；前記冷凍回路及び前記放熱水回路を制御するプロセッサを有する制御部；を含んでおり、前記第１循環流路は、冷媒を断熱膨張させる膨張弁を有しており、前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節するときには、前記第１循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出すと共に、前記第２循環流路の接続口を通じて熱負荷からの冷媒を受け入れ、逆に、熱負荷を加熱により温度調節するときには、前記第２循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出すと共に、前記第１循環流路の接続口を通じて熱負荷からの冷媒を受け入れるように、前記切換回路を制御することを特徴としている。

【0008】

ここで、本発明において、好ましくは、前記切換回路は、第１流量制御弁を有して前記送出流路と前記熱交換器との間を接続する第１接続流路と、第２流量制御弁を有して前記送出流路と前記第２循環流路との間を接続する第２接続流路と、第３流量制御弁を有して前記第２循環流路と前記戻り流路との間を接続する第３接続流路と、第４流量制御弁を有して前記熱交換器と前記戻り流路との間を接続する第４接続流路とを含んでおり、前記プロセッサは、熱負荷の温度調節を加熱から冷却に切り換えた時には、前記第２流量制御弁及び第４流量制御弁の開度を連続的に減少させると共に、前記第１流量制御弁及び第３流量制御弁の開度を連続的に増大させることで、前記第１循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出し、逆に、熱負荷の温度調節を冷却から加熱に切り換えた時には、前記第１流量制御弁及び第３流量制御弁の開度を連続的に減少させると共に、前記第２流量制御弁及び第４流量制御弁の開度を連続的に増大させることで、前記第２循環流路の接続口から冷媒を熱負荷に送り出すように、これら第１－第４流量制御弁を制御する。

【0009】

そして、本発明において、好ましくは、前記戻り流路は第１温度センサ及び第１圧力センサを有し、前記放熱水給排流路は放熱水制御弁を有しており、前記プロセッサは、前記第１温度センサで検出した冷媒の温度と前記第１圧力センサで検出した冷媒の圧力とに基づいて冷媒の過熱度を算出し、熱負荷を加熱により温度調節している状態において、前記冷媒の過熱度が、第１設定過熱度よりも低い場合には前記放熱水制御弁の開度を増大させ、逆に、該冷媒の過熱度が、前記第１設定過熱度と同じかそれよりも大きい第２設定過熱度よりも高い場合には前記放熱水制御弁の開度を減少させるように、前記放熱水制御弁を制御する。

【0010】

また、好ましくは、前記送出流路は第２圧力センサを有し、前記放熱水給排流路は放熱水制御弁を有しており、前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節している状態において、前記第２圧力センサで検出した冷媒の圧力が、第１設定圧力よりも高い場合には前記放熱水制御弁の開度を増大させ、逆に、該冷媒の圧力が、前記第１設定圧力と同じかそれよりも小さい第２設定圧力よりも低い場合には前記放熱水制御弁の開度を減少させるように、前記放熱水制御弁を制御する。

【0011】

さらに、本発明において、好ましくは、圧縮機冷却用の冷媒を前記圧縮機に供給する冷却流路が、前記第１循環流路から分岐されて該圧縮機に接続されている、
ここで、より好ましくは、前記冷却流路は、前記膨張弁よりも前記熱交換器寄りの位置から分岐されて第１開閉制御弁を有する第１分岐流路と、該膨張弁よりも前記第１循環流路の接続口寄りの位置から分岐されて第２開閉制御弁を有する第２分岐流路と、冷媒を断熱膨張させるインジェクション弁を有していて、これら第１分岐流路及び第２分岐流路が、前記インジェクション弁を通じて前記圧縮機に接続されており、前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節している状態においては、前記第１開閉制御弁を開くと共に前記第２開閉制御弁を閉じ、逆に、熱負荷を加熱により温度調節している状態においては、前記第１開閉制御弁を閉じると共に前記第２開閉制御弁を開くように、前記第１及び第２開閉制御弁を制御する。
また、さらに好ましくは、前記送出流路は、前記圧縮機から送り出される冷媒の温度を検出する第２温度センサを有しており、前記プロセッサは、前記第２温度センサで検出した冷媒の温度が、第１設定温度よりも高い場合には、前記インジェクション弁の開度を増大させ、逆に、該冷媒の温度が、前記第１設定温度と同じかそれより小さい第２設定温度よりも低い場合には、前記インジェクション弁の開度を減少させるように、前記インジェクション弁を制御する。

【0012】

本発明において、好ましくは、前記第１及び第２循環流路は、緊急時に、これら循環流路の前記接続口から冷媒が出入りするのを遮断する緊急遮断弁をそれぞれ有しており、前記緊急遮断弁がノーマルクローズ型の電磁弁である。
また、好ましく記温調装置は、熱負荷の温度を検出するための第３温度センサを有し、前記プロセッサは、熱負荷を冷却により温度調節している状態において、前記第３温度センサで検出した熱負荷の温度が、第１熱負荷設定温度よりも高い場合には前記膨張弁の開度を増大させ、逆に、該熱負荷の温度が、該第１熱負荷設定温度と同じかそれよりも小さい第２熱負荷設定温度よりも低い場合には前記膨張弁の開度を減少させるように、前記膨張弁を制御する。
さらに、好ましくは、前記戻り流路は第１温度センサ及び第１圧力センサを有しており、前記プロセッサは、前記第１温度センサで検出した冷媒の温度と前記第１圧力センサで検出した冷媒の圧力とに基づいて冷媒の過熱度を算出し、熱負荷を加熱により温度調節している状態において、前記冷媒の過熱度が、第３設定過熱度よりも低い場合には前記膨張弁の開度をさせ、逆に、該冷媒の過熱度が、前記第３設定過熱度と同じかそれよりも大きい第４設定よりも高い場合には前記膨張弁の開度をさせるように、前記膨張弁を制御する。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る半導体製造装置用温調装置によれば、冷凍回路により低温又は高温に温度制御された冷媒を、半導体製造装置の熱負荷に対して選択的に直接供給することで、該熱負荷を温度調節することができるため、低温側から高温側までの広い温度範囲において、熱負荷の温度調節をより応答性良く迅速に実現することが可能なばかりでなく、環境への負荷も可及的に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係る半導体製造装置用温調装置の回路図であって、半導体製造装置の熱負荷を冷却により温度調節している状態を示している。

【図2】本発明の第１実施形態に係る半導体製造装置用温調装置の回路図であって、半導体製造装置の熱負荷を加熱により温度調節している状態を示している。

【図3】本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置用温調装置の回路図であって、半導体製造装置の熱負荷を冷却により温度調節している状態を示している。

【図4】本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置用温調装置の回路図であって、半導体製造装置の熱負荷を加熱により温度調節している状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１及び図２は、本発明に係る半導体製造装置用温調装置の第１実施形態を示すものである。この温調装置Ｔ１は、半導体製造装置Ｓにおける例えば半導体ウェハの載置台等の熱負荷Ｗを冷却または加熱により温度調節（以下、略して「温調」という。）するためのものである。
そして、この温調装置Ｔ１は、温調対象である前記半導体製造装置Ｓの熱負荷Ｗに対して、温度制御した冷媒を循環的に供給するための冷凍回路１Ａと、該冷凍回路１Ａに設けた熱交換器７に対して、該冷凍回路１Ａの冷媒と熱交換させる放熱水を供給するための放熱水回路２０と、これら冷凍回路及び放熱水回路２０を制御するプロセッサ８ａを含む制御部８を有している。ここで前記冷媒としては、、低温から高温まで幅広い温度範囲で温度制御できるものが好適に用いられる。

【0016】

前記冷凍回路１Ａは、高温高圧で気相の冷媒を生成する冷凍圧縮機２と、該圧縮機２に一端が接続され、前記圧縮機２で生成された冷媒を該圧縮機２から送り出す送出流路３と、該圧縮機２に一端が接続され、熱負荷Ｗから送り戻された温調後の冷媒を該圧縮機２へと戻す戻り流路４と、熱負荷Ｗに接続するための接続口５ａ，６ａをそれぞれ一端に有し、該接続口５ａ，を通じて熱負荷Ｗに対して冷媒を循環的に供給するための第１循環流路５及び第２循環流路６と、これら第１及び第２循環流路５，６と前記送出流路３及び戻り流路４との間の連通状態を変化させることにより、冷媒を熱負荷Ｗに対して送り出すための循環流路と冷媒を熱負荷Ｗから受け入れるための循環流路とを、該第１及び第２循環流路５，６の間で相互に切り換える切換回路１０Ａと、前記第１循環流路５と前記切換回路１０Ａとの間を接続する冷媒熱交換流路７ａを備えた前記熱交換器７とを有している。

【0017】

そして、前記第１流路５には、該流路を流れる冷媒を断熱膨張させる第１膨張弁５ｃが設けられている。この第１膨張弁５ｃは前記制御部８に電気的に接続されており、該制御部８のプロセッサ８ａによりその開度を制御することができるようになっている。
また、この冷凍回路１Ａには、前記圧縮機２に冷却用の冷媒を供給する冷却流路１５が設けられており、この冷却流路１５は前記第１循環流路から分岐されて前記圧縮機２に接続されている。

【0018】

前記放熱水回路２０は、常温の水道水などを放熱水として流すもので、前記熱交換器７において前記冷媒熱交換流路７ａの冷媒と前記放熱水とを熱交換させる放熱水熱交換流路２１と、該放熱水熱交換流路２１に対して該放熱水を給排する放熱水給排流路２２，２３とを有している。

【0019】

このような構成を有する温調装置Ｔ１によれば、前記プロセッサ８ａで前記切換回路１０Ａを制御して、前記第１及び第２循環流路５，６と前記送出流路３及び戻り流路４との間の連通状態を変化させることにより、熱負荷Ｗを冷却する場合には、図１に示すように、前記圧縮機２から吐出された冷媒を、送出流路３を通じて凝縮器としての熱交換器７で冷却すると共に、前記第１膨張弁５ｃにて断熱膨張させ、前記第１循環流路５の接続口５ａから冷却用冷媒として、熱負荷Ｗに対して供給する。そして、熱負荷Ｗを温調した後の冷媒を前記第２循環流路６の接続口６ａから受け入れ、前記戻り流路４を通じて前記圧縮機２に戻すことができる。

【0020】

逆に、熱負荷Ｗを加熱する場合には、図２に示すように、前記圧縮機２から吐出された冷媒を、送出流路３を通じて前記第２循環流路６の接続口６ａから、加熱用冷媒として熱負荷Ｗに対して供給する。そして、熱負荷Ｗを温調した後の冷媒を前記第１循環流路５の接続口５ａから受け入れ、第１膨張弁５ｃで断熱膨張させると共に蒸発器としての熱交換器７で加熱し、前記戻り流路４を通じて前記圧縮機２に戻すことができる。
なお、このような切換回路１０Ａの切換制御は、半導体製造装置Ｓからの切換信号によって実行しても良いし、温調装置Ｔ１や熱負荷Ｗに設けた各種温度センサや圧力センサの検出結果に基づいて実行しても良い。

【0021】

より具体的に説明すると、前記切換回路１０Ａは、前記送出流路３の他端と前記熱交換器７における冷媒熱交換流路７ａの一端との間を接続する第１接続流路１１と、前記送出流路３の他端と前記第２循環流路６の他端との間を接続する第２接続流路１２と、前記第２循環流路６の他端と前記戻り流路の他端との間を接続する第３接続流路と、前記熱交換器７における冷媒熱交換流路７ａの一端と前記戻り流路４の他端との間を接続する第４接続流路とを有しており、これら４つの接続流路を環状に接続することによって形成されている。

【0022】

ここで、前記送出流路３は、前記圧縮機２から送り出される冷媒の温度を検出する第２温度センサ３ａと、該冷媒の圧力を検出する第２圧力センサ３ｂと、該冷媒の圧力が高圧側の閾値に達したことを検知して温調装置Ｔ１の動作を停止させる高圧遮断圧力スイッチ３ｃとを有している。前記戻り流路４は、熱負荷Ｗの温調に供された後の前記圧縮機２へと戻される冷媒の温度を検出する第１温度センサ４ａと、該冷媒の圧力を検出する第１圧力センサ４ｂとを有している。そして、前記第１及び第２温度センサ４ａ，３ａ、前記第１及び第２圧力センサ４ｂ，３ｂ、並びに、前記高圧遮断圧力スイッチ３ｃは、何れも前記制御部に電気的に接続されている。
さらに、前記半導体製造装置Ｓの熱負荷Ｗには、熱負荷Ｗの温度を検出するための第３温度センサ３０が取り付けられ、該第３温度センサ３０を前記制御部８に電気的に接続するなどして、該温度センサ３０における検出温度が前記制御部８に伝送されるようになっている。

【0023】

また、前記切換回路１０Ａの第１接続流路１１は第１流量制御弁１１ａを有し、前記第２接続流路１２は第２流量制御弁１２ａを有記第３接続流路１３は第３流量制御弁１３ａを有し、前記第４接続流路１４は第４流量制御弁１４ａを有している。そして、これら流量制御弁１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａは前記制御部８に電気的に接続されており、該制御部８の前記プロセッサ８ａでその開度を制御し、それにより、前記各接続流路１１，１２，１３，１４を流れる冷媒の流量を個別に連続的に変化させることができるようになっている。

【0024】

前記冷却流路１５は、前記第１循環流路５における前記第１膨張弁５ｃよりも前記熱交換器７寄り（他端寄り）の位置から分岐された第１分岐流路１６と、該第１膨張弁５ｃよりも該循環流路５の接続口５ａ寄り（一端寄り）の位置から分岐された第２分岐流路１７と、一端に前記第１分岐流路１６及び第２分岐流路１７が接続され、他端に前記圧縮機２が接続された本流路１８とを有している。そして、該冷却流路１５は、前記本流路１８にインジェクション弁１８ａを有しており、前記熱交換器７での冷却や熱負荷Ｗの加熱により凝縮されて液相となった高圧の冷媒の一部を、前記第１循環流路５から分流し、該インジェクション弁１８ａにおける断熱膨張によってより低温低圧で気液二相の冷媒にした上で、前記圧縮機２に供給するようになっている。

【0025】

ここで、前記第１分岐流路１６は電磁弁等から成る第１開閉制御弁１６ａを有し、前記第２分岐流路は電磁弁等から成る第２開閉制御弁１７ａを有しており、これら第１及び第２開閉制御弁１６ａ，１７ａ並びに前記インジェクション弁１８ａは、前記制御部８に電気的に接続されている。そして、前記制御部８のプロセッサ８により、前記第１開閉制御弁１６ａを開閉して前記第１分岐流路１６を選択的に遮断又は開通させたり、前記第２開閉制御弁１７ａを開閉して前記第２分岐流路１７を選択的に遮断又は開通させたり、また、前記インジェクション弁１８ａの開度を制御したりすることができるようになっている。

【0026】

前記第１循環流路５は、その他端が前記冷媒熱交換流路７ａの他端に接続され、その前記一端に設けられた接続口５ａ近傍に、安全対策として、電磁弁等の開閉制御弁から成る第１緊急遮断弁５ｂを有している。また、前記第２循環流路６も、同じくその一端に設けられた接続口６ａの近傍に、安全対策として、電磁弁等の開閉切換弁から成る第２緊急遮断弁６ｂを有している。ここで、これら第１及び第２緊急遮断弁５ｂ６ｂは、前記制御部８に電気的に接続されており、例えば、高圧遮断圧力スイッチ３ｃが作動したとき等の緊急時にＯＦＦ状態（閉鎖状態）にして、前記第１及び第２循環流路５，６における冷媒の流れを遮断（すなわち、前記接続口５ａ，６ａから冷媒が出入りするのを遮断）することにより、温調装置Ｔ１と熱負荷との間における冷媒の循環を停止させることができるようになっている。また、本実施形態においては、前記第１及び第２緊急遮断弁は５ｂ，６ｂは、停電時等に自動的にＯＦＦ状態となるように、ノーマルクローズ型の電磁弁が用いられている。

【0027】

さらに、前記放熱水回路２０においては、前記放熱水熱交換流路２１が前記冷媒熱交換流路７ａに沿うように配されている。そして、前記放熱水給排流路２２，２３は、放熱水熱交換流路２１の一端に接続されて放熱水を熱交換器７に供給する供給流路２２と、その他端に接続されて熱交換後の放熱水を熱交換器７から排出する排出流路２３とによって構成されている。このとき、これら放熱水の供給流路２２及び排出流路２３は、前記冷媒熱交換流路７ａ内を冷媒が前記圧縮機２側から前記第１循環流路５側へと流れて凝縮器として機能している時（すなわち、冷媒による熱負荷Ｗの冷却時）に、それとは逆方向に該放熱水熱交換流路内の放熱水が流れるように、該放熱水熱交換流路に対して接続されている。

【0028】

ここで、前記供給流路２２は、熱交換機７に供給される放熱水の温度を検出するための第４温度センサ２２ａを有し、前記排出流路２３は、熱交換機７に供給される放熱水の流量を調節するための放熱水制御弁（第５流量制御弁）２３ａを有しており、これら第４温度センサ２２ａ及び第５流量制御弁２３ａは電気的に前記制御部８に接続されている。そして、該制御部８の前記プロセッサ８ａで前記第５流量制御弁２３ａの開度を制御し、それにより、前記放熱水回路２０内を流れる放熱水の流量を調節することができるようになっている。

【0029】

次に、図１及び図２を用いて前記温調装置Ｔ１の動作について具体的に説明する。
なお、図１及び図２において、斜線を付した流量制御弁は、実質的に閉鎖された状態又は完全に閉鎖された状態（以下、双方の状態を併せて「閉状態」という。）を示しており、斜線を付していない流量制御弁は、実質的に開放された状態又は完全に開放された状態（以下、双方の状態を併せて「開状態」という。）を示している。また、斜線を付した開閉制御弁は、ＯＦＦ状態（閉鎖状態）を示しており、斜線を付していない開閉制御弁は、ＯＮ状態（開放状態）を示している。

【0030】

図１は、熱負荷Ｗを冷却により温度調節している状態（冷却モード）を示している。この冷却モードでは、前記プロセッサ８ａにより、前記切換回路１０Ａは、前記第１接続流路１１の第１流量制御弁１１ａが「開状態」、前記第２接続流路１２の第２流量制御弁１２ａが「閉状態」、前記第３接続流路１３の第３流量制御弁１３ａが「開状態」、前記第４接続流路１４の第４流量制御弁１４ａが「閉状態」となるように制御されている。また、前記冷却流路１５においては、前記第１分岐流路１６の第１開閉制御弁１６ａはＯＮ状態に制御され、前記第２分岐流路１７の第２開閉制御弁１７ａはＯＦＦ状態に制御されている。

【0031】

前記切換回路１０Ａをこのように制御することにより、前記圧縮機２から吐出された高温高圧で気相の冷媒が、前記送出流路３及び第１接続流路１１を順次通って前記冷媒熱交換流路７ａへと導かれ、その冷媒は、熱交換機７での冷却により凝縮されて高圧で液相の冷媒となり、前記第１循環流路５へと導かれる。そして、この第１循環流路５へと導かれた冷媒は、その一部が前記冷却流路１５の第１分岐流路１６へと分流されて前記本流路１８へと導かれ、前記インジェクション弁１８ａでの断熱膨張によって、より低温低圧で気液二相の冷媒となり、前記圧縮機２の冷却に供される。一方、該第１流路５へと導かれた冷媒の他の残りは、前記第１膨張弁５ｃでの断熱膨張によって、より低温低圧で気液二相の冷媒となり、一方の接続口５ａを通じて半導体製造装置Ｓの熱負荷Ｗに対して送り出され、冷却による該熱負荷Ｗの温調に供される。その際、該冷媒は、熱負荷Ｗから熱を奪って高温低圧で気相の冷媒となる。

【0032】

このようにして熱負荷Ｗの温調に供された後の冷媒は、他方の接続口６ａから、前記第２循環流路６及び第３接続流路を順次通って、前記戻り流路４へと導かれ前記圧縮機２へと戻される。そして、該圧縮機２でより高温高圧とされた気相の冷媒は、再び前記送出流路３へと吐出される。このような冷媒の還流を繰り返すことにより、冷却用の低温冷媒を熱負荷Ｗに対して循環的に供給することができる。

【0033】

その一方で、図２は、熱負荷Ｗを加熱により温度調節している状態（加熱モード）を示している。この加熱モードでは、前記プロセッサ８ａにより、前記切換回路１０Ａは、前記第１接続流路１１の第１流量制御弁１１ａが「閉状態」、前記第２接続流路１２の第２流量制御弁１２ａが「開状態」、前記第３接続流路１３の第３流量制御弁１３ａが「閉状態」、前記第４接続流路１４の第４流量制御弁１４ａが「開状態」となるように制御されている。また、前記冷却流路１５においては、前記第１分岐流路１６の第１開閉制御弁１６ａはＯＦＦ状態に制御され、前記第２分岐流路１７の第２開閉制御弁１７ａはＯＮ状態に制御されている。

【0034】

前記切換回路１０Ａをこのように制御することにより、前記圧縮機２から吐出された高温高圧で気相の冷媒が、前記送出流路３及び第２接続流路１２を順次通って前記第２循環流路６へと導かれる。そして、この第２循環流路６へと導かれた冷媒は、他方の接続口６ａを通じて半導体製造装置Ｓの熱負荷Ｗに対して送り出され、加熱による該熱負荷Ｗの温調に供される。その際、該冷媒は、熱負荷Ｗから熱を奪われて凝縮され低温高圧で液相の冷媒となる。

【0035】

このようにして熱負荷Ｗの温調に供された後の冷媒は、前記一方の接続口５ａから前記第１循環流路５へと導入される。そして、その第１循環流路５へと導かれた冷媒は、その一部が前記冷却流路１５の第２分岐流路１７へと分流されて前記本流路１８へと導かれ、前記インジェクション弁１８ａでの断熱膨張によって、より低温低圧で気液二相の冷媒となり、前記圧縮機２の冷却に供される。一方、該第１流路５へと導かれた冷媒の他の残りは、前記第１膨張弁５ｃでの断熱膨張によって、より低温低圧で気液二相の冷媒となって前記冷媒熱交換流路７ａへと導かれ、その冷媒は、熱交換機７での加熱により高温低圧で気相の冷媒となり、前記第４接続流路１４を通じて戻り流路４へと導かれ前記圧縮機２へと戻される。そして、該圧縮機２でより高温高圧とされた気相の冷媒は、再び前記送出流路３へと吐出される。このような冷媒の還流を繰り返すことにより、加熱用の高温冷媒を熱負荷Ｗに対して循環的に供給することができる。

【0036】

このような切換回路１０Ａを有する冷凍回路１Ａにおいて、図２に示す前記加熱モードから図１に示す前記冷却モードへの切り換え時には、前記プロセッサ８ａにより、前記第２流量制御弁１２ａ及び第４流量制御弁１４ａの開度が連続的に徐々に減少する共に、前記第１流量制御弁１１ａ及び第３流量制御弁１３ａの開度が連続的に徐々に増大するように、これら流量制御弁が制御される。すると、第１循環流路５内の冷媒の圧力が徐々に上昇して第２循環流路６の接続口６ａから熱負荷Ｗに送り出される加熱用冷媒の流量が徐々に減少していく。そして、前記第２流量制御弁１２ａ及び第４流量制御弁１４ａが前記「閉状態」となると共に、前記第１流量制御弁１１ａ及び第３流量制御弁１３ａが前記「開状態」となると、前記冷媒の流れ方向が逆転して前記第１循環流路５の接続口５ａから冷却用冷媒が熱負荷Ｗに送り出され冷却モードになる。

【0037】

逆に、図１に示す前記冷却モードから図２に示す前記加熱モードへの切り換え時には、前記プロセッサ８ａにより、前記第１流量制御弁１１ａ及び第３流量制御弁１３ａの開度が連続的に徐々に減少する共に、前記第２流量制御弁１２ａ及び第４流量制御弁１４ａの開度が連続的に徐々に増大するように、これら流量制御弁が制御される。すると、第２循環流路６内の冷媒の圧力が徐々に上昇して第１循環流路５の接続口５ａから熱負荷Ｗに送り出される冷却用冷媒の流量が徐々に減少していく。そして、前記第１流量制御弁１１ａ及び第３流量制御弁１３ａが前記「閉状態」となると共に、前記第２流量制御弁１２ａ及び第４流量制御弁１４ａが前記「開状態」となると、前記冷媒の流れ方向が逆転して前記第２循環流路６の接続口６ａから加熱用冷媒が熱負荷Ｗに送り出され加熱モードになる。

【0038】

このように、上記冷凍回路１Ａにおいては、冷却モードと加熱モードとの間での切り換えが４つの流量制御弁によって連続的に徐々に行なわれるため、モードの切り換えに伴う熱負荷Ｗにおける冷媒の圧力や温度の急激な変化を抑制することができる。その結果、このような急激な冷媒の圧力や温度の変化によって生じる、熱負荷Ｗを構成する材料の急激な膨張や収縮を抑制することができ、半導体製造装置における加工精度を確保することが可能となる。

【0039】

さらに、本実施形態に係る半導体製造装置用温調装置Ｔ１おいては、上述した各種センサやスイッチの出力結果に基づいて、前記制御部８のプロセッサ８ａにより、前記温調装置Ｔ１の冷凍回路１Ａ及び放熱回路２０が以下のように制御される。
まず、前記戻り流路４の第１温度センサ４ａで検出した戻り冷媒の温度と前記第１圧力センサ４ｂで検出した該戻り冷媒の圧力とに基づいて該戻り冷媒の過熱度を算出し、加熱モードにおいて、前記戻り冷媒の過熱度が第１設定過熱度よりも低い場合には、前記放熱水制御弁であるところの第５流量制御弁２３ａを制御してその開度を増大させ、それにより、戻り流路４を通じて圧縮機２に戻される戻り冷媒の過熱度を上昇させる。逆に、該冷媒の過熱度が第２設定過熱度よりも高い場合には、前記第５流量制御弁２３ａを制御してその開度を減少させ、それにより、戻り流路４を通じて圧縮機２に戻される戻り冷媒の過熱度を降下させる。ここで、前記第２設定過熱度は、前記第１設定過熱度と同じかそれよりも大きい値に設定されている。

【0040】

また、冷却モードにおいて、前記送出流路３の第２圧力センサ３ｂで検出した送出冷媒の圧力が第１設定圧力よりも高い場合には、前記第５流量制御弁２３ａを制御してその開度を増大させ、それにより、前記圧縮機２から吐出される冷媒の圧力を降下させる。逆に、該送出冷媒の圧力が、第２設定圧力よりも低い場合には前記第５流量制御弁を制御してその開度を減少させ、それにより、前記圧縮機２から吐出される送出冷媒の圧力を上昇させる。ここで、前記第２設定圧力は、前記第１設定圧力と同じかそれよりも小さい値に設定されている。

【0041】

また、前記送出流路３の第２温度センサ３ａで検出した送出冷媒の温度が第１設定温度よりも高い場合には、前記インジェクション弁１８ａを制御してその開度を増大させ、それにより、前記圧縮機２の温度を降下させて該圧縮機２から吐出される冷媒の温度を降下させる。逆に、該送出冷媒の温度が前記第２設定温度よりも低い場合には、前記インジェクション弁を制御してその開度を減少させ、それにより、前記圧縮機２の温度を上昇させて該圧縮機２から吐出される送出冷媒の温度を上昇させる。ここで、前記第２設定温度は、前記第１設定温度と同じかそれよりも小さい値に設定されている。

【0042】

また、冷却モードにおいて、前記第３温度センサで検出した熱負荷Ｗの温度が第１熱負荷設定温度よりも高い場合には、前記第１膨張弁５ｃを制御してその開度を増大させ、それにより、熱負荷Ｗの温度を降下させる。逆に、該熱負荷Ｗの温度が第２熱負荷設定温度よりも低い場合には、前記第１膨張弁５ｃを制御してその開度を減少させ、それにより、熱負荷Ｗの温度を上昇させる。ここで、前記第２熱負荷設定温度は、前記第１熱負荷設定温度と同じかそれよりも小さい値に設定されている。

【0043】

さらに、加熱モードにおいて、前記戻り流路４を流れる戻り冷媒の前記過熱度が第３設定過熱度よりも低い場合には、前記第１膨張弁５ｃを制御してその開度を減少させ、それにより、前記戻り流路４を通じて圧縮機２に戻される戻り冷媒の過熱度を上昇させる。逆に、前記戻り流路４の戻り冷媒の前記過熱度が第４設定よりも高い場合には、前記第１膨張弁５ｃを制御してその開度を増大させ、それにより、前記戻り流路４を通じて圧縮機２に戻される戻り冷媒の過熱度を降下させる。ここで、前記第４設定過熱度は、前記第３設定過熱度と同じかそれよりも大きい値に設定されている。なお、前記第３設定過熱度が前記第１設定過熱度と同じ値で、前記第４設定過熱度が前記第２設定過熱度と同じ値であっても良い。また、これら第１－第４設定過熱度の値が全て同じであっても良い。

【0044】

続いて、図３及び図４に基づき、本発明に係る半導体製造装置用温調装置の第２実施形態について説明する。ただし、ここでは、前記第１実施形態の温調装Ｔ１と同じ構成部分及びそれに伴う作用効果については、重複記載を避けるため、原則として図に同じ符号を付して説明を省略することとする。
この第２実施形態の温調装置Ｔ２と前記第１実施形態の温調装置Ｔ１との主な相違は、切換回路の構成と、該切換回路１０Ｂと前記第１循環流路５とを直接接続するバイパス流路９の有無にある。

【0045】

この第２実施形態の温調装置Ｔ２における切換回路１０Ｂは、前記制御部８に電気的に接続された四方切換制御弁４０と、該四方切換制御弁４０と前記熱交換器７との間を接続する第５接続流路４１と、該四方切換制御弁４０と戻り流路４との間を接続する第６接続流路４２とを有している。ここで、前記四方切換制御弁４０は、第１ポート４０ａ、第２ポート４０ｂ、第３ポート４０ｃ及び第４ポートを有している。そして、前記送出流路３の前記他端が前記第１ポート４０ａに接続され、前記第５接続流路４１の一端が前記第２ポート４０ｂに接続されると共に、その他端が前記冷媒熱交換流路７ａの前記一端に接続され、前記第６接続流路４２の一端が前記第３ポート４０ｃに接続されると共に、その他端が前記戻り流路４の前記他端に接続され、前記第２循環流路６の前記他端が前記第４ポート４０ｄに接続されている。

【0046】

また、この四方切換制御弁４０は、前記プロセッサ８ａにより、第１ポート４０ａと第２ポート４０ｂ同士及び第３ポート４０ｃと第４ポート４０ｄ同士が互いに連通された第１切換状態と、第１ポート４０ａと第４ポート４０ｄ同士及び第２ポート４０ｂと第３ポート４０ｃ同士が互いに連通された第２切換状態との間で、選択的に切り換えることができるようになっている。

【0047】

さらに、前記バイパス流路９は、その一端側が前記第５接続流路４１から分岐されると共に、その他端が前記第１循環流路５における前記第１膨張弁５ｃよりも接続口５ａ寄りの位置であって、しかも、前記第１緊急遮断弁５ｂよりも第１膨張弁５ｃ寄りの位置に接続されている。また、該バイパス流路９には、該流路を流れる冷媒を断熱膨張させる第２膨張弁９ａが設けられている。この第２膨張弁９ａは前記制御部８に電気的に接続されており、該制御部８のプロセッサ８ａによりその開度を制御することができるようになっている。

【0048】

このような構成を有する温調装置Ｔ２によれば、前記プロセッサ８ａで前記切換回路１０Ｂを制御して、前記第１及び第２循環流路５，６と前記送出流路３及び戻り流路４との間の連通状態を変化させることにより、熱負荷Ｗを冷却により温度調節する冷却モード（図３）、又は、熱負荷Ｗを加熱により温度調節する加熱モード（図４）に選択的に切り換えることができる。具体的には、前記プロセッサ８ａで前記切換回路１０Ｂの四方切換制御弁４０を、前記第１切換状態又は前記第２切換状態に選択的に切換制御して、前記送出流路３と前記第１循環流路５とが連通されると共に前記第２循環流路６と前記戻り流路４とが連通された前記冷却モードと、前記送出流路３と前記第２循環流路６とが連通されると共に前記第１循環流路５と前記戻り流路４とが連通された前記加熱モードとの間で、選択的に切り換えることができる。

【0049】

次に、図３及び図４を用いて前記温調装置Ｔ２の動作について具体的に説明する。
なお、図３及び図４において、斜線を付した開閉制御弁は、ＯＦＦ状態（閉鎖状態）を示しており、斜線を付していない開閉制御弁は、ＯＮ状態（開放状態）を示している。

【0050】

図３は、本実施形態における冷却モードでの運転状態を示している。この冷却モードでは、前記プロセッサ８ａにより、前記切換回路１０Ｂの四方切換制御弁４０が前記第１切換状態に切り換えられた状態にある。また、前記冷却流路１５においては、前記第１分岐流路１６の第１開閉制御弁１６ａはＯＮ状態に制御され、前記第２分岐流路１７の第２開閉制御弁１７ａはＯＦＦ状態に切換制御されている。

【0051】

前記四方切換制御弁４０をこのように前記第１切換状態とすることにより、前記圧縮機２から吐出された高温高圧で気相の冷媒は、前記送出流路３及び第５接続流路４１を順次通って熱交換器７へと導かれ、該熱交換機７での冷却により凝縮されて前記第１循環流路５へと導かれる。その際、一部の冷媒は、前記第５接続流路４１から前記バイパス流路９に分流され、第２膨張弁９ａで断熱膨張されて高温低圧で気相の冷媒とされた上で、前記第１循環流路５に直接導入される。一方、前記熱交換器７を通じて第１循環流路５へと導かれた冷媒は、前記第１実施形態と同様に、その一部が前記冷却流路１５を通じて前記圧縮機２の冷却に供される。そして、他の残りの冷媒は、前記第１膨張弁５ｃで断熱膨張された上で、前記バイパス流路９の冷媒と共に、前記一方の接続口５ａを通じて熱負荷Ｗに対して送り出され、冷却による該熱負荷Ｗの温調に供される。

【0052】

このようにして熱負荷Ｗの温調に供された後の冷媒は、他方の接続口６ａから、前記第２循環流路６及び第６接続流路４２を順次通って、前記戻り流路４へと導かれ前記圧縮機２へと戻される。そして、該圧縮機２でより高温高圧とされた気相の冷媒は、再び前記送出流路３へと吐出される。このような冷媒の還流を繰り返すことにより、冷却用の低温冷媒を熱負荷Ｗに対して循環的に供給することができる。

【0053】

続いて、図４は、本実施形態における加熱モードでの運転状態を示している。この加熱モードでは、前記プロセッサ８ａにより、前記切換回路１０Ｂの四方切換制御弁４０が前記第２切換状態に切り換えられた状態にある。また、前記冷却流路１５においては、前記第１分岐流路１６の第１開閉制御弁１６ａはＯＦＦ状態に制御され、前記第２分岐流路１７の第２開閉制御弁１７ａはＯＮ状態に切換制御されている。

【0054】

前記四方切換制御弁４０をこのように前記第２切換状態とすることにより、前記圧縮機２から吐出された高温高圧で気相の冷媒は、前記送出流路３前記第２循環流路６へと導かれる。そして、この第２循環流路６へと導かれた冷媒は、他方の接続口６ａを通じて熱負荷Ｗに対して送り出され、加熱による該熱負荷Ｗの温調に供される。

【0055】

このようにして熱負荷Ｗの温調に供された後の冷媒は、前記一方の接続口５ａから前記第１循環流路５へと導入される。そして、その第１循環流路５へと導かれた冷媒は、先ず、その一部が前記バイパス流路９に分流され、前記第２膨張弁９ａでの断熱膨張よって低温低圧で気液二相の冷媒とされた上で、前記第５接続流路４１に直接導入されている。続いて、その残りのうちの一部が、前記第１実施形態と同様に、前記冷却流路１５を通じて前記圧縮機２の冷却に供される。一方、該第１流路５へと導かれた冷媒の他の残りは、前記第１膨張弁５ｃで断熱膨張された上で、前記熱交換器７へと導かれ、該熱交換機７での加熱により蒸発する。

【0056】

そして、その蒸発した冷媒は、前記バイパス流路９の冷媒と共に、前記第５接続流路４１及び第６接続流路４２を通って戻り流路４へと導かれ、前記圧縮機２へと戻される。そして、該圧縮機２でより高温高圧とされた冷媒は、再び前記送出流路３へと吐出される。このような冷媒の還流を繰り返すことにより、加熱用の高温冷媒を熱負荷Ｗに対して循環的に供給することができる。なお、前記バイパス流路９を通じて前記第５接続流路４１に直接導入された冷媒は上述のように気液二相で液体を含んでいるが、その液体は、前記熱交換器７を通じて該第５接続流路４１に導かれた高温低圧で気相の冷媒への混入により、蒸発してしまうようになっている。

【0057】

ここで、前記冷却モード及び加熱モードにおいて、前記戻り流路４の第１圧力センサ４ｂで検出した戻り冷媒の圧力が第３設定圧力よりも低い場合には、前記第２膨張弁９ａを制御してその開度を増大させ、それにより、戻り流路４における冷媒の圧力を上昇させる。逆に、該戻り冷媒の圧力が、第４設定圧力よりも高い場合には、前記第２膨張弁９ａを制御してその開度を減少させ、それにより、戻り流路４における冷媒の圧力を降下させる。ここで、前記第４設定圧力は、と同じかそれよりも大きい値に設定されている。

【0058】

なお、前記第３設定圧力が前記第１設定圧力と同じ値で、前記第４設定圧力が前記第２設定圧力と同じ値であっても良い。また、これら第１－第４設定圧力の値が全て同じであっても良い。

【符号の説明】

【0059】

Ｔ１，Ｔ２ 半導体製造装置用温調装置
１Ａ，１Ｂ 冷凍回路
２ 冷凍圧縮機
３ 送出流路
３ａ 第２温度センサ
３ｂ 第２圧力センサ
３ｃ 高圧遮断圧力スイッチ
４ 戻り流路
４ａ 第１温度センサ
４ｂ 第１圧力センサ
５ 第１循環流路
５ｂ 第１緊急遮断弁
５ｃ 第１膨張弁
６ 第２循環流路
６ｂ 第２緊急遮断弁
５ａ，６ａ 接続口
７ 熱交換器
７ａ 冷媒熱交換流路
８ 制御部
８ａ プロセッサ
９ バイパス流路
９ａ 第２膨張弁
１０Ａ，１０Ｂ 切換回路
１１ 第１接続流路
１１ａ 第１流量制御弁
１２ 第２接続流路
１２ａ 第２流量制御弁
１３ 第３接続流路
１３ａ 第３流量制御弁
１４ 第４接続流路
１４ａ 第４流量制御弁
１５ 冷却流路
１６ 第１分岐流路
１６ａ 第１開閉制御弁
１７ 第２分岐流路
１７ａ 第２開閉制御弁
１８ 本流路
１８ａ インジェクション弁
２０ 放熱水回路
２１ 放熱水熱交換流路
２２ 供給流路
２２ａ 第４温度センサ
２３ 排出流路
２３ａ 第５流量制御弁（放熱水制御弁）
３０ 第３温度センサ
４０ 四方切換制御弁
４０ａ 第１ポート
４０ｂ 第２ポート
４０ｃ 第３ポート
４０ｄ 第４ポート
４１ 第５接続流路
４２ 第６接続流路
Ｗ 熱負荷
Ｓ 半導体製造装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】